运用等效层理论,设计了一种目标波长分别为780,810,850 nm,在45°入射角下使用的反射镜,该反射镜在保证膜层高反射率的同时实现了对偏振和相位的调控。为了在较宽波段上满足平均反射率高的要求,选用金属银和Ta₂O₅、SiO₂作为光学薄膜的材料。采用电子束蒸发和热蒸发方式并配合石英晶体振荡监控膜厚等工艺,在JGS-1石英基底上获得了500~1600 nm波段范围内平均反射率大于95%,目标波长下消光比分别优于3000∶1、5000∶1和7000∶1的反射镜膜系。所设计的反射镜可以满足空间环境下量子通信应用的可靠性要求。

选择金属膜层材料Ag和Ta₂O₅、SiO₂、Al₂O₃等多种介质薄膜材料,在石英基底上设计和制备了保偏反射镜,其在810 nm和850 nm波长处的偏振对比度优于10000∶1。结合保偏反射镜所处的轨道环境,进行了原子氧模拟实验,研究了保偏反射镜样品偏振对比度的变化规律。结果表明,随着原子氧剂量的增加,保偏反射镜的偏振对比度呈衰减趋势,且+45°、-45°方向的衰减较水平(H)、垂直(V)方向的更明显。

在先进遥感仪器的性能表征中,偏振灵敏度是很重要的性能指标之一,它在量化高精度遥感信息反演中非常重要。光学薄膜是仪器偏振灵敏度控制中非常重要的一种手段。基于薄膜光学的传输矩阵理论,根据偏振灵敏度控制要求开展了几类光学薄膜的设计、分析和研制工作,主要包括金属反射膜、介质-金属-介质分色膜、介质分色膜、增透膜和带通滤光膜等。给出了一些已研制光学薄膜的偏振灵敏度控制的实测结果和以此研制的遥感仪器的系统偏振灵敏度的控制情况。

介绍了一种用于工作波段0.4～2.5 μm超光谱成像系统中消高级次光谱集成滤光片的设计与研制.针对offner凸面光栅分光的工作特点,通过在同一光学基片上划分三块不同的几何区域,分波段实现超光谱成像仪全光谱范围内因光栅分光引起高级次光谱的抑制与消除,同时保证工作波段的光学效率优于93%.采用精细掩模技术,保证不同波段之间过渡区域的尺寸小于30 μm,有效提高光谱利用效率.

在0.55～0.85 μm波段范围内，在保证薄膜高透射率的同时对其相位进行调控，是多偏振成像模块项目研制的关键技术。采用等效膜层理论，使用三种氧化物薄膜材料：Ta2O5、Al2O3、SiO2，在光学玻璃H-LaK4L基底上设计并制备了相位调控增透膜。经过工艺优化，研制结果表明，在28°入射条件下，0.55～0.85 μm的波段范围内，薄膜平均透射率大于97%，其相位差小于1°。膜层能够经受航天光学薄膜产品的环境实验的检验，满足了项目的可靠性要求。

针对异面腔零锁区激光陀螺深小孔系测量中准确性和稳定性差的问题, 分析了异面腔零锁区激光陀螺深小孔测量中误差产生的原因。建立了倾角误差对空间异面孔系投影角的影响方程, 发现空间异面孔系的倾角变化会改变投影角, 当倾角为16°时, 倾角误差会以30%的分量加权到投影角误差中, 并采用UG软件进行了仿真验证。采用最小二乘拟合的方法分析了影像测量仪的采点误差对角度的影响, 发现了增加测量点数由2点增加到10点, “超大”采点误差的影响会减少至原来的50%。该方法增加了零锁区激光陀螺测量的稳定性。

在平面行星式研磨加工过程中, 研磨盘磨损的均匀性与光学镜片的研磨质量有密切关系。通过对光学镜片在平面行星式研磨加工过程中的运动规律进行分析, 建立了差动轮系条件下工件运动的轨迹和速度计算模型, 开发了Matlab仿真程序。结合生产实际, 对行星轮系条件下工件运动的轨迹和速度进行了仿真, 确定了研磨机速比对研磨盘磨损均匀性的影响规律: 当速比I1<-1.5时, 镜片的运动轨迹在较短时间内遍布研磨盘各处, 研磨盘得到均匀磨损, 加工质量和加工效率较高。基于仿真结果, 通过优化工艺参数, 获得了厚度一致性小于0.002 mm, 平行度小于0.002 mm的高质量光学镜片。

设计并制备了一种在45°斜入射条件下使用的金属Ag消偏振反射镜,这种反射镜可以实现对目标波长810 nm和850 nm光线的反射,并保持线偏光的偏振方向和偏振消光比。为了消除s和p两偏振分量的分离,在金属Ag膜层上方添加了介质多层膜结构,并利用软件对膜系的结构进行了优化,设计结果的能量和相位特性满足目标需求。介质多层膜选用TiO2和SiO2分别作为高、低折射率材料,薄膜的制备采用了离子束辅助沉积工艺,并利用石英晶体振荡监控膜层厚度。得到了消光比达到10 000∶1以上的样品,实现了光学薄膜器件对能量和相位的控制,满足了偏振编码空间光通信试验的需求。

在基于偏振编码的光通信试验中, 需要对不同波长的线偏光进行光路分离, 同时要保持分离后线偏光的偏振方向和消光比, 为此设计和制备了入射角为45°的810 nm波长透射/850 nm波长反射的近红外分色片.为了抑制斜入射条件下工作波长附近s、p偏振分量的能量、相位分离, 选择了合适的基础膜系, 利用旁反射带边缘透、反射带光谱过渡迅速的特性, 实现了临近波长的光路分离, 也减小了偏振分离；通过非规整膜层的相位补偿和软件自动优化, 实现了设计目标.分别选用TiO2和SiO2为高低折射率膜层材料, 以离子束辅助沉积技术镀制薄膜, 采用光学极值法和晶体振荡法结合的方式控制膜层厚度.制备样品的消光比在波长810 nm处达到7000 ∶1以上, 在850 nm处达到20000 ∶1, 实现了分色片对相位的控制, 满足了偏振编码光通信试验的需求.

在短波红外区域（1~3 μm）,硅薄膜材料因其具有折射率高、透明性好、膜层应力易匹配等诸多优点而得到广泛应用。基于改进后的Sellmeier模型拟合出了制备的硅薄膜的短波红外光学特性，以此为基础，选用硅和二氧化硅两种材料，设计并制备出中心波长在1.30 μm，相对带宽2.46%的带通滤光片。利用了硅薄膜在波长小于1.0 μm波段的吸收特性较好地扩展了带外截止范围。测量结果表明，具有2个谐振腔的带通滤光片峰值透射率达到85.8%，半功率带宽控制在约32 nm，带外截止范围覆盖了波长小于1.75 μm的光谱区域。